Эколого-водохозяйственная оценка участка

3.1. Коэффициент увлажнения (по Приложению №1)

К_увл = Ос/И (Ос и И принимают за период вегетации)

Полученный К_увл сравнить с картой 4.

Получили К_увл < 1 – сделать вывод, что это значит?

3.2.Индекс сухости

I_с = R/(L·Ос)

R – радиационный баланс почвы, Дж/(см²·год)

L – удельная теплота парообразования, L = 2453 Дж/см

Ос – количество осадков, см/год

Для Поволжского района

R = 136-202 КДж/(см²·год) (с севера на юг)

Радиационный баланс и осадки брать годовые среднемноголетние

I_с = (136…202)*10³ / 2453*(55 …50) = 1,01…1,65

Дальше смотрим Стр. 37 учебника Мелиорация:

I_с = 0,9…1,4 – зона достаточного и неустойчивого увлажнения (лесостепная и степная)

I_с = 1,4…3 – засушливая (сухостепная).

Выписать из учебника характеристику зоны по тепловлагообеспеченности.

3.3.Обеспеченность сельскохозяйственных культур тепловыми и водными ресурсами.

Периоды вегетации некоторых с-х культур:

люцерна – 20.03 - 30.09;

картофель - 01.04 – 31.08

свекла сахарная – 10.04 - 20.08;

кукуруза на зерно – 01.04 – 10.08.

По рис. «Нарастание суммы температур» определяем сумму среднесуточных температур воздуха за период вегетации (для конкретной области). Сравниваем с данными таблицы о потребностях с-х культур в тепловых ресурсах и делаем вывод, какие культуры можно возделывать в хозяйстве.

По многолетним метеоданным и карте «Дефициты естественного увлажнения» определить D = Ос – И (за теплый период).

Сделать выводы о водообеспеченности.

Необходимая сумма среднесуточных температур воздуха за вегетацию

сельскохозяйственной культуры для формирования урожая

(по Н.В. Данильченко)

3.4. Содержание гумуса и химические свойства почвы

Только ознакомиться с методикой и результатами

Расчёт изменения запаса гумуса по методике А. И. Голованова

Изменение запасов гумуса определяется уравнением:

G = A/B + (G₀ – A/B) exp (-Bt)

где G – текущие запасы гумуса, т/га;

А – темпы образования нового гумуса;

А = G_нов + G_уд, - G_вым

G_нов – новый гумус от растительных остатков;

G_уд, - новый гумус от органических удобрений;

G_вым - потерь гумуса при нисходящих токах влаги;

В – коэффициент, учитывающий минерализацию гумуса и потери при эрозии почвы.

G₀ – начальные запасы гумуса при t = 0, т/га, табл. 2

Новообразованный гумус можно рассчитать по эквивалентному содержанию углерода:

G_нов = 1,724K_гумК_сБ_ро, т/(га∙год);

G_уд = 1,724K_гумК_сК_свД_н, т/(га∙год)

1,724 – коэффициент, учитывающий долю углерода в гумусе 1/0,58=1,724;

К_гум – коэффициент гумификации растительных остатков или навоза;

К_с – доля углерода в сухой биомассе или в навозе;

Б_ро – сухая биомасса растительных остатков

Б_ро = У*К_св(1–К_ур)/К_ур, т/(га·год);

У - урожай, кг/(га∙год)

К_св – доля сухой массы в урожае или навозе;

Для ориентировочных расчетов можно принимать, что 1 т биомассы в среднем дает 120 кг, а 1т навоза – 50…70 кг нового гумуса.

Д_н – ежегодная доза навоза, т/(га∙год).

G_вым – вымыв гумуса, т/(га·год);

В_вым = 0,01gC_г , т/(га·год),

где g – ежегодная промываемость почвы, мм, табл. 2.

C_г - растворимость гумуса, кг/м³, зависит от щелочности почвы или от содержания натрия в ППК (от степени осолонцевания):

Na в ППК, % 0 2 4 6 8 10 15 20

Растворимость гумуса С_г, кг/м³ 0,35 0,42 0,55 0,62 0,70 0,85 1,22 2,15

В= В_мин+ В_эр

В_мин – коэффициент скорости минерализации гумуса, зависит от наличия гумуса, В_мин=А/G

В_эр – коэффициент, учитывающий ежегодный смыв водой и вынос ветром;

В_эр = 0,0001W_эр/(γh),

W_эр - масса удаленной почвы, т/(га∙год) из слоя h, м с плотностью γ, т/м³;

Почвы считаются слабо эродируемыми при ежегодном смыве W_эр = 3 т/(га∙год); средне – до 10; сильно эродируемыми при смыве более 20 т/(га∙год).

для слабо эродируемых почв В_эр = 0,00125, для средне эродируемых 0,00417, сильно эродируемых 0,00833.

1. Доля углерода и коэффициент гумификации (А.М. Лыков)

2. Расчет коэффициента скорости минерализации гумуса В_мин

Расчеты по формуле А.И. Голованова проведены по многолетним наблюдениям на землях Михайловского стационара Воронежской области (табл. 3).

Темпы сработки запасов гумуса на пашне по экономическим районам, т/(га∙год)

Усредненные по экономическим районам темпы сработки гумуса, приведенные в табл. 4 (И.П. Айдаров), показывают, что совершенствование ведения сельского хозяйства: улучшение агротехники, рост урожайности и применяемых удобрений, борьба с эрозией до 1990 года приводили к уменьшению темпов сработки гумуса, но еще не остановили этот процесс. После экономической реформы и резкого упадка сельского хозяйства скорость сработки гумуса опять увеличилась.

Оценка степени засоления почвы – проанализировать табличку со свойствами почвы, табл. 14.7 в Справочнике «Орошение» и сделать вывод о степени засоления почвы.

3.5. Оценка продуктивности с-х земель

Продуктивность с-х земельоценивается потенциальными урожайностями с-х культур, т.е. максимально возможными на рассматриваемых землях при наиболее благоприятно сложившихся условиях.

Потенциально возможные урожайности сельскохозяйственных культур проектируемого севооборота определим по формуле М.Д. Каюмова («Программирование урожаев с-х культур», М., 1989):

где фотосинтетически активная радиация за период вегетации, кДж/см²

коэффициент использования ФАР сельскохозяйственной культурой, η=0,035;

бонитет поля по 100-бальной системе, земли хозяйства имеют бонитет 60;

К_Т - доля товарной продукции в общей биомассе, доли единицы;

калорийность единицы абсолютно сухой биомассы, кДж/т;

стандартная весовая влажность основной продукции, доли единицы.

Из уч Мел. Стр. 35

ФАР_год для Поволжского региона 190…256 КДж/(см²·год), ср. 223

ФАР_вег/ФАР_год = 0,65-0,75 ФАР_вег/ = 223*0,7 = 156,1 КДж/(см²·год

Распределение по месяцам (доли от суммы):

Месяц Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь

ФАР_мес/ФАР_вег 0,153 0,179 0,202 0,208 0,153 0,105

ФАР_мес , кДж/см²

ФАР для широты г. Воронеж	Месяцы
Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь
ФАР,	27,00	31,54	35,56	36,56	27,02	18,48
Среднедекадная ФАР, кДж/см2·дек	9,00	10,51	11,86	12,19	9,01	6,16

Периоды вегетации сельскохозяйственных культур приняты:

люцерна – 20.03 - 30.09;

картофель - 01.04 – 31.08

свекла сахарная – 10.04 - 20.08;

кукуруза на зерно – 01.04 – 10.08.

Данные по сельскохозяйственным культурам

С-х культура
Люцерна на сено	0,9	21,0	0,16
Свекла сахарная	0,72	18,0	0,85
Кукуруза на зерно	0,5	18,6	0,14
Картофель	0,76	19,0	0,80

Есть табл 1/Кт и у Айдарова «Компл об» стр. 39

ФАР за вегетационный период люцерны на сено:

ФАР = 31,54 + 35,56 + 36,56 + 27,02 = 130,68

ФАР за вегетационный период свеклы кормовой:

ФАР = 11,19 + 35,56 + 36,56 + 27,02 + 6,16 = 116,49

ФАР за вегетационный период кукурузы на зерно:

ФАР = 31,54 + 35,56 + 17,69 = 84,79

ФАР за вегетационный период картофеля:

ФАР = 31,54 + 35,56 + 36,56 + 27,02 = 130,68

Подсчитаны потенциальные, т.е. максимально возможные в данных природно-климатических условиях урожайности сельскохозяйственных культур.

В реальных условиях урожайность всегда ниже ввиду неоптимальности отдельных факторов - водного, пищевого, химического режимов почв и отклонений ФАР от расчетной величины.

Для определения реальной урожайности в формулу вводятся снижающие коэффициенты:

У = У_poт·K_W·K_p·K_s·K_t

где K_W , K_p, K_s, K_t – коэффициенты снижения урожайности сельскохозяйственных культур при отклонении влажности, пищевого, химического и теплового режимов от оптимальных;

Коэффициент снижения продуктивности из-за отклонения влажности почвы от оптимальной в i-ю декаду определим по формуле В.В. Шабанова:

где - средняя за i-ю декаду влажность корнеобитаемого слоя почвы;

- оптимальная влажность этого слоя почвы;

m - влажность, соответствующая полной влагоемкости почвы;

- влажность завядания;

- коэффициент, учитывающий реакцию растения на отклонение влажности от оптимальной.

За период вегетации K_W = , где n - число декад вегетационного периода; a_i - вклад i-й декады в формирование урожайности, зависящий от фазы развития растения.

3.6. Прогноз УГВ в условиях орошения

Для прогноза возможного подъема уровня грунтовых вод после начала орошения используют уравнение годового баланса грунтовых вод для проектных условий. Накопление запасов грунтовых вод за расчетный год:

DW_гр = П - О + Ф - g + p,

где П - приток грунтовых вод по водоносному пласту с соседней территории или из водохранилища; О - отток грунтовых вод с участка по водоносному пласту на соседние территории; П = О = 0;

Ф - фильтрационные потери воды из оросительной сети;

Ф = М (1/ η – 1),

где М – оросительная норма нетто, принимаем по справочнику «Орошение» (стр. 25, табл. 1.19) для зерно-кормового севооборота в год с обеспеченностью Р = 25% при глубоких грунтовых водах

Поволжский район Полупустынная зона К_у < 0,3 М = 400 мм

Сухостепная 0,31…0,4 340

Степная 0,41…0,5 280

Лесостепная 0,51…0,6 230

0,61…0,7 190

0,71…0,8 150

η – КПД оросительной сети, для трубчатой оросительной сети η = 0,97;

g - водообмен между почвенными и грунтовыми водами, допускаемый в степной зоне 5-8% от М, т.е. g = - (0,05…0,08)М;

р - подпитывание грунтовых вод из нижележащего напорного пласта, при отсутствии напорных вод р = 0.

Подъем УГВ за расчетный год составит

∆h_год = DW_гр/ 10⁴μ

μ – коэффициент недостатка насыщения грунта в зоне подъема УГВ, доли единицы; для средних суглинков можно принять 0,05…0,07.

Продолжительность подъема до допустимой глубины ориентировочно равна

t_под = (h_нач – h_доп)/ ∆h_год

h_нач, h_доп - начальная и допустимая глубина УГВ; h_доп = 2…2,5 м.

В. А. Ковда для суглинистых почвогрунтов рекомендует формулу, с помощью которой можно определять критическую глубину:

Н_кр=170+8t, см,

где t- среднегодовая температура воздуха.

В данном районе t= 4,2^оС (Пенза)

Н_кр=170+8*4,2= 204 см

Это должно быть в проекте, но у нас мало часов, не делали

3.7. Опасность эрозии почвы,

3.8. Источники воды,

3.9. Качество оросительной воды.